Biopolym. Cell. 2024; 40(1):58-67.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.000AAE
Молекулярна та клітинна біотехнології
Вплив світла та температури на вміст деяких біологічно активних сполук у культурі тканин Deschampsia antarctica
1Твардовська М. О., 1Конвалюк І. І., 2Листван К. В., 1Кунах В. А.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143
  2. Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
    вул. Академіка Заболотного, 148, Київ, Україна, 03143

Abstract

Мета. Метою роботи було дослідження впливу умов вирощування (світло/темрява та температури 18°/26°С) на вміст фенольних сполук та флавоноїдів у морфогенній культурі тканин D. antarctica. Методи. Культура in vitro, метод Фоліна-Чокальтеу, спектрофотометричний аналіз, ВЕРХ-аналіз. Результати. Досліджено сумарний вміст фенольних сполук та флавоноїдів у біомасі морфогенної культури тканин D. antarctica, отриманої від рослин генотипів DAR12 та G/D11-1/3. Показано, що вирощування культур тканин на світлі за інтенсивності 6500 люкс та підвищеній температурі 26°С призводить до зниження у них вмісту біологічно активних сполук (БАС). При культивуванні калюсів обох генотипів у темряві, незалежно від температури, знижується рівень як фенольних сполук (у 2 рази для DAR 12 і в 2,8–3,1 рази для G/D11-1/3), так і флавоноїдів (у 2,3–2,4 рази для DAR 12 і в 4,6–5 разів для G/D11-1/3). Знайдено антиоксидантну та протипухлинну сполуку трицин, вміст якої був втричі вищим у вихідній рослині DAR12, порівняно з рослиною G/D11-1/3. Кількість трицину в калюсах була меншою, ніж у вихідних рослинах. Висновки. Встановлено, що найвищий рівень накопичення БАС у морфогенній культурі тканин D. antarctica спостерігається при її вирощуванні на світлі за інтенсивності 6500 люкс та за температури 18°С. Знайдений трицин у рослинах DAR 12 та G/D11-1/3, а також в отриманих від них культурах тканин, дає підставу для подальших біохімічних досліджень D. antarctica in vitro як потенційного джерела БАС, які можна використовувати з лікувальною та профілактичною метою.
Keywords: Deschampsia antarctica E. Desv., культура тканин, фенольні сполуки, флавоноїди, трицин
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Ramakrishna A, Ravishankar GA. Influence of abiotic stress signals on secondary metabolites in plants. Plant Signal Behav. 2011; 6(11):1720-31.
[2] Cuba-Díaz M, Rivera-Mora C, Navarrete E, Klagges M. Advances of native and non-native Antarctic species to in vitro conservation: improvement of disinfection protocols. Sci Rep. 2020; 10(1):3845.
[3] Cotelle N. Role of flavonoids in oxidative stress. Curr Top Med Chem. 2001; 1(6):569-90.
[4] Ververidis F, Trantas E, Douglas C, Vollmer G, Kretzschmar G, Panopoulos N. Biotechnology of flavonoids and other phenylpropanoid-derived natural products. Part II: Reconstruction of multienzyme pathways in plants and microbes. Biotechnol J. 2007; 2(10):1235-49.
[5] Atanasov AG, Waltenberger B, Pferschy-Wenzig EM, Linder T, Wawrosch C, Uhrin P, Temml V, Wang L, Schwaiger S, Heiss EH, Rollinger JM, Schuster D, Breuss JM, Bochkov V, Mihovilovic MD, Kopp B, Bauer R, Dirsch VM, Stuppner H. Discovery and resupply of pharmacologically active plant-derived natural products: A review. Biotechnol Adv. 2015; 33(8):1582-614.
[6] Ochoa-Villarreal M, Howat S, Hong S, Jang MO, Jin YW, Lee EK, Loake GJ. Plant cell culture strategies for the production of natural products. BMB Rep. 2016; 49(3):149-58.
[7] Kunakh VA. Biotechnology of medicinal plants. Genetic, physiological and biochemical basis.- Kyiv: "Logos," 2005.-730p.
[8] Parnikoza I, Kozeretska I, Kunakh V. Vascular plants of the Maritime Antarctic: Origin and adaptation. Am J Plant Sci. 2011; 2(3):381-95.
[9] Ozheredova IP, Parnikoza IYu, Poronnik OO, Kozeretska IA, Demidov SV, Kunakh VA. Mechanisms of antarctic vascular plant adaptation to abiotic environmental factors. Tsitol Genet. 2015; 49(2):139-45.
[10] Köhler H, Contreras RA, Pizarro M, Cortés-Antíquera R, Zúñiga GE. Antioxidant Responses Induced by UVB Radiation in Deschampsia antarctica Desv. Front Plant Sci. 2017; 8:921.
[11] Gidekel M, Weber H, Cabrera G, Gutierrez A, Osorio J, Podhajcer O, Cafferata E, Sunkel C, Mihovilovic I. Extracts of Deschampsia antarctica Desv. with antineoplastic activity. U.S. Patent 2010/0310686 A1, December 9, 2010.
[12] Malvicini M, Gutierrez-Moraga A, Rodriguez MM, Gomez-Bustillo S, Salazar L, Sunkel C, Nozal L, Salgado A, Hidalgo M, Lopez-Casas PP, Novella JL, Vaquero JJ, Alvarez-Builla J, Mora A, Gidekel M, Mazzolini G. A Tricin Derivative from Deschampsia antarctica Desv. Inhibits Colorectal Carcinoma Growth and Liver Metastasis through the Induction of a Specific Immune Response. Mol Cancer Ther. 2018; 17(5):966-76.
[13] Bråkenhielm E, Cao R, Cao Y. Suppression of angiogenesis, tumor growth, and wound healing by resveratrol, a natural compound in red wine and grapes. FASEB J. 2001; 15(10):1798-800.
[14] Twardovska M, Konvalyuk I, Lystvan K, Andreev I, Parnikoza I, Kunakh V. Phenolic and flavonoid contents in Deschampsia antarctica plants growing in nature and cultured in vitro. Pol Polar Res. 2021; 42(2):97-116.
[15] Twardovska MO, Konvalyuk II, Lystvan KV, Andreev IO, Kunakh VA. The content of phenolic compounds and flavonoids in Deschampsia antarctica tissue culture. Biotechnol Acta. 2021; 14(2):59-66.
[16] Poronnik O, Twardovska M, Kunakh V, Andreev I, Drobyk N, Navrotska D, Nuzhyna N, Konvalyuk I, Myryuta G, Ivannikov R, Parnikoza I. Development, integrative study and research prospects of Deschampsia antarctica collection. Pol Polar Res. 2023; 44(1):41-68.
[17] Gamborg OL, Eveleigh DE. Culture methods and detection of glucanases in suspension cultures of wheat and barley. Can J Biochem. 1968; 46(5):417-21.
[18] Murashige T, Skoog F. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol Plant. 1962; 15(3):473-97.
[19] Singleton VL, Rossi JA. Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdic-phosphotungstic acid reagents. Am J Enol Vitic. 1965; 16(3):144-58.
[20] Pękal A, Pyrzynska K. Evaluation of aluminium complexation reaction for flavonoid content assay. Food Anal Methods. 2014; 7(9):1776-82.
[21] Edwards JA, Smith RI. Photosynthesis and respiration of Colobanthus quitensis and Deschampsia antarctica from the maritime Antarctic. BAS Bulletin. 1988; 81:43-63.
[22] Kunakh VA. Supernumerary or B-chromosomes in plants. origin and biological implication. Visnyk Ukr Tov Genet Sel. 2010; 8(1):99-139.
[23] Ivannikov R, Laguta I, Anishchenko V, Skorochod I, Kuzema P, Stavinskaya O, Parnikoza I, Poronnik O, Myryuta G, Kunakh V. Composition and radical scavenging activity of the extracts from Deschampsia antarctica É. Desv. plants grown in situ and in vitro. Chem J Mold. 2021; 16(1):105-14.
[24] Li M, Pu Y, Yoo CG, Ragauskas AJ. The occurrence of tricin and its derivatives in plants. Green Chem. 2016; 18(6):1439-54.
[25] Zhou JM, Ibrahim RK. Tricin. A potential multifunctional nutraceutical. Phytochem Rev. 2010; 9(3):413-24.
[26] Zhang WK, Xu JK, Zhang L, Du GH. Flavonoids from the bran of Avena sativa. CJNM. 2012; 10(2):110-14.
[27] Moheb A, Grondin M, Ibrahim RK, Roy R, Sarhan F. Winter wheat hull (husk) is a valuable source for tricin, a potential selective cytotoxic agent. Food Chem. 2013; 138(2-3):931-7.
[28] Goufo P, Ferreira LMM, Trindade H, Rosa EAS. Distribution of antioxidant compounds in the grain of the Mediterranean rice variety 'Ariete'. J Food Res. 2015; 13(1):140-50.
[29] Cai H, Hudson EA, Mann P, Verschoyle RD, Greaves P, Manson MM, Steward WP, Gescher AJ. Growth-inhibitory and cell cycle-arresting properties of the rice bran constituent tricin in human-derived breast cancer cells in vitro and in nude mice in vivo. Br J Cancer. 2004; 91(7):1364-71.
[30] Oyama T, Yasui Y, Sugie S, Koketsu M, Watanabe K, Tanaka T. Dietary tricin suppresses inflammation-related colon carcinogenesis in male Crj: CD-1 mice. Cancer Prev Res (Phila). 2009; 2(12):1031-8.
[31] Kandaswami C, Lee LT, Lee PP, Hwang JJ, Ke FC, Huang YT, Lee MT. The antitumor activities of flavonoids. In Vivo. 2005; 19(5):895-909.
[32] Pinhatti AV, de Matos Nunes J, Maurmann N, Rosa LMG, von Poser GL, Rech SB. Phenolic compounds accumulation in Hypericum ternum propagated in vitro and during plant development acclimatization. Acta Physiol Plant. 2010; 32(4):675-81.
[33] Dias MI, Sousa MJ, Alves RC, Ferreira ICFR. Exploring plant tissue culture to improve the production of phenolic compounds: A review. Ind Crop Prod. 2016; 82:9-22.